两种聚羧酸高性能减水剂的性能对比研究

硫铝酸盐水泥以其早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱度等特点在各种工程(如水下工程、沿海大桥、寒冷地区、抢修路面等)中得到广泛应用。本文就两种聚羧酸高性能减水剂在硫铝酸盐水泥中的应用进行对比研究。研究表明:成功地研究出一种适用于硫铝酸盐水泥的聚羧酸高性能减水剂,且聚羧酸高性能减水剂与硫铝酸盐水泥的适用性良好。

透水混凝土掺加聚羧酸高性能减水剂的试验研究

对武汉市某道路透水混凝土路面掺加聚羧酸高性能减水剂时强度和透水性能进行研究。拟定设计孔隙率10%~20%,计算理论配合比;按照各配合比制作试件开展试验研究,测定对应不同设计孔隙率的抗压强度、连续孔隙率、透水系数;按满足透水性前提下保证强度最大原则确定最优孔隙率;以最优孔隙率为基准,分别探讨保持水泥用量不变及减少水泥用量保持水胶比不变两种情况下减水剂对透水混凝土性能的影响。实验表明,加入聚羧酸高性能减水剂可以减少透水混凝土单位用水量,在不改变单位水泥用量前提下,可以提高透水混凝土强度;在保持混凝土强度不变前提下,可以适当减少水泥用量,降低成本。文章确定实际工程最佳孔隙率和最佳减水剂掺量的方法可以为类似工程提供借鉴。

聚羧酸高性能减水剂优化研究

目前我国配制混凝土使用的外加剂种类繁多,聚羧酸高性能减水剂因其具有低掺量、高减水率、节约成本、高工作性能及适用范围广等优点,在我国各大型工程项目得到使用。随着机制砂混凝土与石屑混凝土出现,对聚羧酸高性能减水剂的要求越来越高,配制适用工程需求的石屑混凝土迫不及待,聚羧酸高性能减水剂作为配制石屑混凝土的主要材料之一,其性能优化研究值得我们去开展。

减水保坍型聚羧酸减水剂的合成及性能研究

以4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚(VPEG)大单体、丙烯酸(AA)为主要原料,引入保坍单体丙烯酸羟乙酯(HEA),以巯基丙酸(MPA)为链转移剂,在H_(2)O_(2)/L-抗坏血酸(V_(C))氧化还原引发体系下,通过自由基聚合制备出减水保坍型聚羧酸减水剂(V-HEA)。通过红外光谱、凝胶色谱测试对合成的V-HEA进行分子结构表征,并与市售保坍型聚羧酸减水剂(HPWR-S)进行水化热与混凝土性能对比分析。结果表明,V-HEA的最佳合成工艺参数为酸醚比4.4,酯醚比2.5,引发剂、硫酸亚铁和链转移剂掺量分别占大单体质量的0.76%、0.10%和0.74%。掺入硫酸亚铁可提高单体的转化率,且V-HEA的数均分子量为17650,重均分子量为42713,单体转化率高达95.03%。掺入V-HEA时混凝土的水化峰值温度较掺入HPWR-S时延迟4 h 24 min,且第二水化速率峰出现时间延迟约4 h,更加延缓水泥的水化。掺入V-HEA的混凝土2 h坍落度仅损失5.8%,且混凝土强度与掺入HPWR-S产品相当,V-HEA具有较好的应用前景。

VPEG-降黏型聚羧酸高性能减水剂的制备及其性能研究

以4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚(VPEG)为大单体,丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为主要共聚单体,以巯基乙酸(TGA)为链转移剂,在H2O_(2)/维生素C(VC)的氧化-还原引发体系下,通过自由基聚合反应合成了VPEG-降黏型聚羧酸高性能减水剂PCE-J,探究了酸醚比、MAA用量、SMAS用量等对合成减水剂性能的影响,得到最适合成工艺为:反应温度为20℃,酸醚比为3.5∶1,SMAS、MAA、H2O_(2)和TGA用量分别为VPEG的0.1%、2%、0.7%和0.6%(质量分数),A、B料液滴加时间分别为30、40 min。将PCE-J与市售降黏型减水剂PCE-S在水泥净浆流动度、混凝土的降黏性能(T50时间、排空时间)和水泥胶砂试块抗压强度等方面进行对比分析,得出PCE-J对水泥具有优异的分散性能,水泥净浆流动度高达305 mm,对混凝土具有优异的降黏效果,混凝土排空时间、T50时间分别为4.1和5.7 s,能显著提高水泥试块的抗压强度,28 d水泥试块抗压强度高达67.1 MPa。

硫酸盐防腐型聚羧酸高性能减水剂对混凝土性能的影响

为提升混凝土的强度,保证工程质量,分析硫酸盐防腐型聚羧酸高性能减水剂对混凝土性能的影响。以G4216线屏山新市至金阳段高速公路工程为例,采用P·O 42.5级水泥作为主材料,配合粉煤灰、中细砂、碎石以及硫酸盐等制备5种硫酸盐防腐型聚羧酸高性能减水剂掺量水泥浆以及混凝土样本,并对水泥浆流动性能、混凝土力学性能、混凝土抗硫酸盐性能分别实行试验。结果显示:硫酸盐防腐型聚羧酸高性能减水剂掺量越大,效果越佳,能够辅助水泥浆的塑化以及水泥基材的保塑;但是,当掺量达到2.0%时,水泥浆的保塑效果将受到影响,并且会造成混凝土抗碳化性能的下降;样本Y3的质量损失率和抗压强度腐蚀系数最低,分别为0.3%和0.2%左右;Y3样本在试验工程中的各项应用情况均满足标准结果,其对标判定结果均合格,满足工程需求。

两性新型抗泥型聚羧酸减水剂合成与性能研究

为解决因砂石含泥量高所导致的混凝土各项性能下降的问题,研究合成了一种两性新型抗泥型聚羧酸减水剂,并对其抗泥性能展开深入剖析。具体以异丁烯基聚乙二醇(HPEG)、丙烯酸(AA)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,过氧化氢(H_(2)O_(2))/抗坏血酸(Vc)为引发剂,3-巯基丙酸(3-MPA)为链转移剂,采用氧化-还原引发体系聚合反应合成。重点研讨了掺入两性新型抗泥型聚羧酸减水剂混凝土流动性以及抗压强度随含泥量和时间变化的影响。研究结果表明:经与市场现售的其他抗泥型聚羧酸减水剂相比,MDH-A-MV-1型两性抗泥型聚羧酸减水剂在较高含泥量情况下阻泥效果更好。随着含泥量和时间的不断增加,掺两性新型抗泥型聚羧酸减水剂的混凝土流动性逐渐减小,抗压强度呈先增后降的趋势,且后期下降幅度较为平缓。

早强型聚羧酸高性能减水剂的研制

预制混凝土构件生产要求聚羧酸系减水剂具有良好减水分散和提高混凝土早期强度效果,通常使用减水剂与有机、无机早强剂及其他小料复合而成,早强效果不明显且易产生沉淀和分层。文中选用不同厂家4000分子量聚醚单体,采用酸醚比为4:1,引入部分丙烯酰胺,调整引发剂品种和用量并采取合适工艺,合成出具有早期强度高和分散效果好的聚羧酸高性能减水剂。

新型高保坍降黏型聚羧酸减水剂的合成及性能研究

针对目前高强混凝土出现的黏度大及经时坍落度损失大等问题,以新型聚醚类大单体(EPEG)、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯及巯基乙醇为主要原料,引入甲基丙烯基山梨醇酯小单体,在常温条件下通过L-抗坏血酸和双氧水氧化还原体系引发自由基聚合反应,通过水溶液聚合方式合成一种新型高保坍降黏型聚羧酸减水剂BT-Z。通过设计正交试验及单因素分析,研究了酸醚比、酯醚比及二元酯用量等因素对其保坍性能及降黏性能的影响,最终得出当酸醚比为3.5∶1,酯醚比为4∶1,二元酯用量为大单体质量的5.5%,链转移剂用量为大单体质量的0.5%时,BT-Z的保坍性能及降黏性能最佳,且具有较好的水泥适应性。

高性能缓释型聚羧酸减水剂的制备

为适应混凝土高性能化的发展需要，混凝土外加剂的高性能化也成为必然。研究了高性能缓释型聚羧酸减水剂合成条件对水泥净浆流动性能的影响，确定了适宜的合成反应条件。甲基丙烯酸甲酯掺量在8％左右，甲基丙烯磺酸钠掺量为2％-3％，引发剂掺量为6％，反应温度在70℃，反应时间为6h时，制备出了缓释性能较好的高性能缓释型聚羧酸减水剂。掺人该种缓释型聚羧酸减水剂的水泥试样，水泥水化温度峰值有明显的降低，峰值也有推迟现象。扫描电镜可以观察到掺人该种缓释型聚羧酸减水剂水泥水化产物形貌，表明其具有良好的缓释性能。

不同结构聚羧酸减水剂对超高性能混凝土性能的影响

将相对分子质量不同的常规聚醚甲基烯丙基聚氧乙烯基醚(HPEG)、异戊烯基聚氧乙烯基醚(TPEG)、乙二醇单乙烯基聚氧乙烯基醚(EPEG)和4-羟丁基聚氧乙烯基醚(VPEG)分别与丙烯酸进行自由基共聚反应制得系列聚羧酸减水剂,研究了具有不同聚醚侧链类型和长度、不同酸醚比以及不同相对分子质量的聚羧酸减水剂对UHPC工作性和强度的影响。结果表明:聚醚侧链长度为2400的系列聚羧酸减水剂对UHPC拌合物坍落扩展度和排空时间的影响程度从高到低依次为酸醚比、相对分子质量和聚醚侧链类型;聚醚侧链类型对UHPC拌合物坍落扩展度和排空时间的影响程度从高到低依次为EPEG、HPEG、TPEG和VPEG;对于侧链长度分别为2400、2700、3000、3500和4000的HPEG聚醚侧链的系列聚羧酸减水剂,酸醚比宜分别为4.0:1、4.0:1、4.5:1、4.5:1和5.0:1,且相对分子质量宜分别为32000±2000、32000±2000、38000±2000、38000±2000和44000±2000;聚羧酸减水剂分子中聚醚侧链类型和长度、酸醚比及相对分子质量的变化对UHPC28d抗压、抗折强度的总体影响不大。

聚羧酸减水剂在高性能混凝土中的应用分析

文中将萘系高效减水剂作为分析对象,探索此类减水剂对混凝土的施工性、凝结时间、早期强度、后期强度各项指标的影响机制。研究结果表明,高性能混凝土的黏度由于聚羧酸减水剂的应用而降低,坍落度得到有效的控制,拌制后的高性能混凝土综合性能良好,可作为铁路施工中的重要材料。

普通聚羧酸减水剂在超高性能混凝土中的应用研究

研究了采用普通聚羧酸减水剂制备超高性能混凝土(UHPC)的技术方法,对比分析了普通聚羧酸减水剂PT、UHPC专用聚羧酸减水剂GK和MI、早强剂、消泡剂等对UHPC力学性能及氯离子渗透系数的影响。结果表明,采用PT制备UHPC可以满足流动度的要求,但流动度达到220 mm时PT的掺量比GK增加43%,凝结时间延长,1 d无法脱模;28 d抗压与抗折强度较掺GK的分别降低34.6%和35.3%,氯离子渗透系数增加到0.7×10^(-12)m^(2)/s。通过蒸汽养护并不能提高掺PT的UHPC早期强度,PT与早强剂和消泡剂复掺可使UHPC的力学性能和氯离子渗透系数符合T/CECS 10107—2020《超高性能混凝土(UHPC)技术要求》的要求。

聚羧酸高性能减水剂对水泥浆体电阻率的影响

采用非接触电阻率测定仪测定了掺聚羧酸高性能减水剂(PC)水泥浆体的电阻率。结果表明:在水化早期(<800 min),掺入PC的水泥浆体电阻率较空白组低,之后PC掺量较低(0.05%)的水泥浆体电阻率超过了空白组,1160 min后,PC掺量0.15%的水泥浆体电阻率也超过了PC掺量0.10%的水泥浆体,且继续增加PC掺量,水泥浆体的电阻率下降;增加PC掺量可以延后水泥浆体的电阻率变化率峰值的出现;在溶解阶段(约0~120 min)中,随PC掺量的增加,电阻率的变化率逐渐下降,水泥水化的瞬时电阻率先增加后降低;掺PC的水泥浆体电阻率最低点出现时间逐渐延长,掺入PC后,0~40 min内水泥浆体瞬时电阻率变化率的绝对值增加。

聚醚端基功能化制备减缩型聚羧酸减水剂及其性能研究

采用改性剂PA对不饱和聚醚HPEG进行端羟基改性,得到改性聚醚,再将其取代部分HPEG,然后与AA共聚,制得疏水改性减缩型聚羧酸减水剂PA-PCE。经傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱对改性聚醚及PA-PCE进行了表征,另一方面,通过GPC分析、水溶液表面张力试验,对比了PA-PCE与未改性HPEG型PCE(简称未改性PCE)的性能差异。结果表明,改性聚醚PA-HPEG的最佳酯化条件为:改性剂和HPEG的摩尔比为3∶1,反应时间为3 h,反应温度为70℃。改性聚醚PA-HPEG的最佳替代量为30%。在水泥净浆、砂浆及混凝土试验中,PA-PCE分散性能与未改性PCE相近,但减缩效果要明显优于未改性PCE。

新型聚醚EPEG常温制备聚羧酸系高性能减水剂及其性能研究

采用新型聚醚大单体(EPEG)于常温条件,在引发剂作用下,1.5h内发生自由基共聚反应,制得聚羧酸系高性能减水剂,该减水剂具有低掺量、高减水率、低坍落度损失、分子结构设计自由度大、生产工艺绿色化等优点。试验结果表明,其最佳反应工艺参数为:酸醚比4.5,引发剂和链转移剂用量均为单体总质量的0.4%,15~35℃条件下反应,滴加时间1.0h,保温时间为0.5h。

不同分子量的聚羧酸减水剂对UHPC性能的影响

分子量是影响聚羧酸减水剂(PCE)性能的重要结构参数,而PCE是改善超高性能混凝土(UHPC)性能的关键材料。本文制备了不同分子量的PCE,通过测试UHPC的坍落度、抗压强度和抗折强度,揭示不同分子量的PCE对UHPC性能的影响规律。结果表明:PCE会显著提高新拌UHPC的工作性(坍落度最高提高328.6%),力学性能(抗压强度和抗折强度最高分别提高48.0%和76.5%),且随分子量的增大新拌UHPC的工作性及硬化UHPC的力学性能均呈现先增大后降低的趋势。

新型聚羧酸系高性能减水剂的合成研究

研究了带羧基、磺酸基、聚氧乙烯基等活性基团的不饱和单体的摩尔数比及引发剂用量对聚羧酸系减水剂性能的影响。结果表明，具有疏形结构的聚羧酸减水剂可由羧基、磺酸基、聚氧乙烯基的不饱和单体在水溶液中共聚而成，所合成的聚羧酸减水剂具有优良的分散能力和保持能力，配制的混凝土抗压强度高等优点。

聚醚类聚羧酸减水剂的合成及其对混凝土性能的影响

分别采用烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)和乙二醇单乙烯基聚氧乙烯醚(EPEG)三种聚醚大单体合成了聚羧酸减水剂(PCE),对比研究了所合成的PCE对混凝土流变性能、气泡特征及其经时演化、硬化混凝土外观气泡的影响规律。结果表明:EPEG-PCE与TPEG-PCE的减水率及对混凝土和易性的影响均优于HPEG-PCE,且掺EPEG-PCE新拌混凝土湿筛砂浆的流变参数经时变化小;掺TPEG-PCE和HPEG-PCE试件的气泡参数主要在30~60 min和0~30 min内变化,而掺EPEG-PCE的试件则在0~90 min无明显气泡突变阶段,对尺寸≤500μm的气泡稳定性影响顺序为TPEG组>HPEG组>EPEG组;掺不同大单体PCE试件的表观气泡含量相当,但TPEG组大气泡最多,EPEG组最少。

混凝土用高性能保坍型减水剂的合成工艺优化

以甲基烯丙基聚乙二醇醚TPEG、丙烯酸羟乙酯HEA和不饱和羧酸BSI-1为合成原料,以过硫酸铵APS为引发剂、巯基乙酸TGA为链转移剂,合成了一种适合混凝土用高性能保坍型减水剂XBT-1,并以水泥净浆的初始流动度和1 h流动度为评价指标,对其合成工艺条件进行了优化。结果表明:随着酸醚比、酯醚比、引发剂用量和链转移剂用量的逐渐增大,反应温度的逐渐升高以及反应时间的逐渐延长,水泥净浆的初始流动度和1 h流动度均呈现出“先升高后降低”的趋势。当酸醚比为3∶1、酯醚比为2∶1、引发剂用量为3%、链转移剂用量为4%、反应温度为60℃、反应时间为2.5 h时,合成的高性能保坍型减水剂XBT-1的分散性能最好。在水泥净浆中加入0.2%的XBT-1即可使其初始流动度和1 h流动度分别达到338 mm和315 mm,分散保坍效果较好。